Первые точные наблюдения за легчайшими и едва уловимыми частицами позволяют объяснить, отчего во Вселенной так мало антиматерии.
Ловля антинейтрино: Чем материя лучше антиматерии
Сентябрь 2012 г. Бассейн, усеянный детекторами антинейтрино, заполняется сверхчистой водой для проведения эксперимента Daya Bay Neutrino.

Внушительные инструменты эксперимента Daya Bay расположены глубоко под землей, в 55 км к северу от Гонконга, в непосредственной близости от атомной электростанции. В 2012 г. работающим с ним ученым удалось совершить настоящий прорыв, проведя наблюдения за антинейтрино.

Как и прочие античастицы, они являются «отражением» частиц обычной материи — в данном случае нейтрино, и так же, как они, чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом. Как и прочие античастицы, сталкиваясь с частицами, они аннигилируют с мощнейшим выбросом энергии. По счастью, в нашей Вселенной такие столкновения — отнюдь не массовое явление: антиматерии в ней практически нет.

Вопрос о том, куда она подевалась, давно занимает ученых. Теория предсказывает, что в ходе Большого взрыва вещество и антивещество образовались в примерно равных количествах, однако к сегодняшнему дню между ними образовался изрядный дисбаланс. Как он появился и почему битву выиграло вещество, а не антивещество? Никаких преимуществ у него нет.

Для ответа на эти вопросы нейтрино выглядит чрезвычайно привлекательной частицей. В самом деле, известно три вида нейтрино (плюс свой вид антинейтрино для каждого) — и эти сверхлегкие (в тысячи раз легче электрона) частицы то и дело переходят из одного вида в другой, осциллируют. Если состояние обычных нейтрино не имеет каких-то преимуществ перед состоянием антинейтрино, то тех и других частиц будет примерно поровну. Или нет?

Для проведения соответствующих экспериментов американке Карстен Хигер (Karsten Heeger) и ее коллегам и пригодился проект Daya Bay. Сооружение инструмента, сердцем которого стал усеянный детекторами бассейн, наполненный сверхчистой водой, закончилось лишь осенью 2012 г. Ядерные реакции на близкой АЭС служат сильным источником антинейтрино (не стоит бояться: эти частицы невероятно редко вступают во взаимодействие с веществом, составляющим наше тело — ежесекундно сквозь нас пролетают огромные их количества без какого-либо вреда).

Эксперименты начались еще до того, как работы были закончены, и первые предварительные результаты уже представлены учеными. Детекторы позволили с большой точностью измерить превращения антинейтрино из одного вида в другой — и показали, что переход в сторону нейтрино случается чаще, чем к антинейтрино. Говоря более строгим языком, угол смешивания нейтринных осцилляций оказался ненулевым, и симметрия между нейтрино и антинейтрино нарушена.

Возможно, в этой сухой формулировке таится ключ к давней загадке о пропаже антиматерии. Недаром работа названа журналом Science в числе главных прорывов года — сразу после бозона Хиггса.

По пресс-релизу UW-Madison